在電信行業競爭日益激烈的今天, 電信技術的更新速度在加快, 市場及用戶需求也在不斷變化, 二者的共同作用使得傳統的電信行業正在發生著巨大的改變, 國內的電信運營商開始考慮由傳統的網絡運營商向綜合信息服務商的角色轉變, 其中市場驅動和技術驅動是2個關鍵因素。人們對多媒體視頻、遠程監控、語音業務有了更多的需求, 技術的進步使運營商滿足用戶的需求成為可能, 也成為運營商能否成功轉型的關鍵, IPTV業務被寄予厚望。傳統固網運營商已經在絕大部分運營區域全面鋪開IPTV業務的建設和運營, IPTV的網絡性能和業務功能已經逐步得到完善和發展。
1 IPTV定義及系統組成
IPTV技術是采用IP包的方式將音視頻節目在不同網絡中傳送或分發給不同的用戶。不管是什么樣的網絡, 只要是能夠承載IP數據包的承載網絡, 就可以開展IPTV業務。IPTV在總體結構上分為四層:業務運營支撐系統、IPTV平臺、寬帶承載網絡和IPTV終端。
(1) 業務運營支撐管理平臺:包括內容管理平臺、業務支撐平臺兩部分, 分別由內容運營商和業務運營商建設維護。業務支撐平臺完成IPTV的營業受理、用戶管理、計費管理、帳務管理、資源管理、ICP管理、產品管理、工單管理以及內容服務訪問控制等功能。
(2) IPTV平臺:主要包括視頻編解碼器、中心流媒體服務器、EPG服務器、內容存儲系統、運營管理平臺等組成。
(3) 寬帶承載網絡:主要包括IP寬帶城域網的核心層、匯聚層、接入層網絡, 或專用寬帶綜合業務網絡。
(4) IPTV終端:目前的IPTV可根據終端分為三種形式, 即個人電腦+軟件播放器、電視機加機頂盒和手機平臺 (移動網絡) 終端。電視機加機頂盒的方式兼顧PC和電視機的功能, 既具有PC的處理能力, 又具有電視機的觀看效果, 將成為IPTV業務終端的主流。
2 IPTV業務支持方案設計
2.1 用戶認證實現
采用DHCP提供IPTV用戶的接入認證。STB采用DHCP分配私網IP地址, PC通過PPPoE分配公網IP地址。
S T B的D H C P報文中可攜帶S e r v i c e Option (DHCP Option60) , IPTV網關設備將DHCP請求relay到DHCP服務器, 根據業務的不同分配不同的IP地址, 并通過Option60選項控制STB的業務權限。另外, 可以通過DH CP Op tio n8 2功能, 在網絡設備上 (如DSLAM或LAN Switch) 給用戶的DHCP報文打上Option82標記, 指示用戶的物理位置, 這樣在DHCP Server上可根據Option82判斷DHCP請求的合法性, 保證地址分配的安全性。
STB通過DHCP動態獲得分配地址, 而用戶認證工作可由IPTV業務系統完成。當用戶機頂盒獲得IP地址后, 可以通過加入組播組來接收相應的頻道數據流。
上網終端通過PPPoE上網, 通過BRAS和Radius服務器認證和分配IP地址。STB和上網終端分配不同的地址空間, 在城域網存在視頻網絡和Internet兩個相對獨立的網絡。
采用DHCP接入認證方式主要存在問題有2方面:IP地址盜用、偽DHCP服務器。
為了防止IP地址的盜用, 要求DSLAM和二層交換機支持DHCP Option 82功能, 即接入二層設備可在DHCP請求包中的Option 82字段中寫入信息, 包括交換機的MA C地址 (這是對交換機的定位) , 以及DHCP請求是從交換機的那個端口進入網絡的。利用這一功能, DHCP不僅僅可以提供IP和MAC的關聯, 還可以成功的將IP地址和計算機的物理接入位置有機的結合在一起。這對故障處理、攻擊定位都給予了極大的幫助。
為了防范偽DHCP干擾正常通信, 利用機頂盒客戶端系統進行防偽DHCP server, 客戶端通過判斷relay-agent來判斷是否是偽DHCP在進行地址分配, 如果是偽DHCP分配的IP地址, 則將relay-agent丟棄。
2.2 組播部署
2.2.1 核心層到匯聚層設備間組播
匯聚層網絡需要通過組播完成視頻業務的推送。主要有兩種組播實現方式:一種是動態組播實現方式, 通過匯聚交換機啟用PIM等動態組播路由協議, 然后根據組播樹將視頻業務推送到新增匯聚交換機;另一種是靜態組播實現方式, 通過靜態組播配置, 將IPTV節目內容按照靜態配置的組播樹路徑送抵新增匯聚交換機。
2.2.2 接入層組播
在接入層需要支持IGMP Snooping或IGMP Proxy協議, 負責向上層網絡傳遞用戶的組播請求信息。在用戶需要觀看一個頻道時, 即加入一個組播組, 用戶側的STB發起IGMP的加入報文, 連接用戶的DSLAM或LAN運行IGMP Snooping或IGMP Proxy協議, 逐級把IGMP的報文上傳至匯聚層設備, 通過組播路由協議, 將組播流從CMS (組播源) 通過組播方式分發到最靠近用戶側的二層設備上, 然后根據IGMP Snooping所記錄的主機與端口關系將組播組內容復制到用戶端口上。
2.2.3 組播用戶管理及可控組播的實現
組播業務的用戶管理一般可以分為兩種方式:用戶已經收到組播數據, 但必須通過認證后才能“看到”相應的組播內容;用戶必須先通過認證才能接收和看到相應的組播內容。
方式一對網絡中間設備的要求比較低, 中間設備只需支持標準的組播協議, 保證用戶收到組播數據, 具體的權限控制都由客戶端軟件完成?；谲浖Ｊ降慕M播用戶控制實現上比較簡單, 其缺點是以網絡帶寬被占用為代價的, 不利于統一管理。
方式二可通過組播轉發表來實現, 用戶接入設備根據靜態配置組播控制表項進行組播數據轉發, 即執行組播業務控制的節點在執行IGMP Snooping協議過程中, 需要根據每個端口的組播權限, 生成相應的組播轉發表, 以達到組播受控的目的。
目前一般采用第二種方式, 由承載網和接入網實現對于用戶管理, 從而實現可控組播。
2.3 服務質量Qos
IPTV業務應是在全網QoS部署時最為明確的單獨的一類需要QoS保障的業務。承載網需要在用戶PC、STB和CMS、EMS之間提供QOS保證。
IPTV業務QoS主要是下行流量的QoS保證, 采用基于不同VLAN的優先級調度, 即IPTV業務VLAN優先級高于普通PPPoE撥號用戶的業務VLAN, 出現網絡擁塞時優先轉發IPTV數據, 從而保證服務質量。QoS部署涉及業務流經的匯聚7609、二層交換機、DSLAM設備和家庭網關。IPTV業務流在Cisco7609入口處可以打上優先級高的標簽, 在經過的二層設備上直接使用trust即可實現優先級調度功能。
2.3.1 傳統LAN或者EPON+LAN接入QoS實現
對于IPTV業務來說, 主要是對下行流量的業務優先級保證, 因此設置LAN交換機根據不同業務進行優先級調度的功能。優先級調度基于802.1P和VLAN兩種方式進行調度 (不同VLAN對應不同優先級的業務) 。
對LAN方式接入用戶, 如果既要上網, 又要利用STB開IPTV, 采有單VLAN和多VLAN方案:采用多VLAN時, 可根據VLAN的優先級進行轉發, 優先轉發組播/VOD的流量, 保證處于高優先級的IPTV業務的QoS。;采用單VLAN時, 可由交換機根據報文進行流分類, 以支持視頻流優先轉發, 從而保障組播/VOD業務的QoS。
2.3.2 傳統DSLAM或者EPON+DSL接入QoS實現
DSLAM需支持根據不同業務進行優先級調度的功能;優先級調度基于802.1P、VLAN或者PVC進行調度 (不同VLAN或者PVC對應不同優先級的業務) 。
采用單PVC方式時, DSLAM通過支持視頻流優先轉發, 以保障BTV業務的QOS;采用多PVC方式時, DSLAM支持多PVC-VLAN映射, 并對不同的VLAN標識不同的802.1p優先級。
3 結語
在寬帶接入方面, PON是一種面向未來多業務、經濟的寬帶接入發展方向。近年來, 全國許多城市開始大量使用EPON寬帶接入系統, 提高用戶的寬帶接入的帶寬, 向用戶開展標清IPTV或者高清IPTV等業務。隨著新技術的發展, IPTV業務將會走進千家萬戶。
IPTV是一項系統業務, 需要聚合設備、內容、網絡、運營、用戶等形成完整的產業鏈, 完整的產業鏈的形成將對IPTV的發展形成強大的動力, IPTV的發展將一日千里, 到那時, IPTV業務將更大程度地推動承載網絡技術的發展。
摘要：本文從IPTV業務運營角度出發, 分析了IPTV業務在服務質量QoS、組播以及業務認證等方面的設計方案, 并對其進行了對比分析。
關鍵詞：IPTV,承載網,組播,QoS
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